• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.421-424
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• 2009

사장교 케이블의 감쇠비를 추정하기 위하여 실교량 계측을 수행하였다. 사장교 케이블은 감쇠비가 낮고, 고유 진동수가 케이블의 길이에 따라 넓은 범위에 걸쳐 분포하므로, 바람이나 지점 가진에 의하여 과도한 진동이 발생될 수 있다. 케이블 진동 현상의 원인과 발생되고 진행되는 구조는 다양하나, 진동 현상의 가장 중요한 요소는 감쇠비이며, 케이블 진동의 과도한 진동을 감소시키기 위하여, 케이블의 감쇠비를 증가시키는 방법이 널리 사용되고 있다. 사장교 케이블의 다양한 진동 현상에 대한 발생 여부를 판단하고, 케이블 댐퍼와 같은 여러 제진 대책을 설계하고, 설치된 케이블 제진 대책의 성능을 검증하기 위해서는, 케이블의 감쇠비를 추정하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 사용되어져 온 케이블의 감쇠비 추정 방법은 정해진 모드로 자유 진동을 발생시킨 후, 진폭의 감소 추세로부터 Logarithmic Decrement를 계산하여 감쇠비를 구하는 방법이다. 그러나 수백m에 이르는 긴 케이블에서 정해진 모드의 자유 진동을 발생시키는 것은 쉽지 않다. 최근에는 상시 진동으로부터 감쇠비를 추정하는 여러 기법들이 개발되어져 왔으며, Frequency Domain Decomposition Method나 Stochastic Subspace Identification Method 등이 많이 사용되고 있다. 이 논문에서는, 상시진동 기반의 기법들을 사용하여, 사장교 케이블의 감쇠비를 추정하였으며, 추정된 감쇠비의 신뢰도를 높이기 위해, 측정시간을 늘리고, 가진 풍하중의 영향을 반영하여 보정하였다. 또한 추정된 감쇠비를 Buffeting 진동과 와류 진동과 같이 진동 현상과 진폭별로 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.14-17
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• 2009

본 연구에서는 장대교량에서 케이블의 장력을 간편하게, 그리고 자동적으로 추정할 수 있는 저비용 무선장력계측시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 크게 비용이 저렴하고 설치 및 관리가 용이한 무선 기반 하드웨어와 케이블에서 계측된 가속도 데이터로부터 장력을 자동으로 추정하여 주는 내장 (Embedded) 자동화 소프트웨어로 구성된다. 저비용 무선 기반 하드웨어는 연산능력을 가진 무선계측유닛과, 계측 신호개선을 위한 신호처리보드, 그리고 상용 MEMS 가속도계로 구성되었으며, 내장 자동화 소프트웨어는 계측된 신호의 주파수 분석을 위한 FFT 모듈, 케이블의 푸리에 스펙트럼으로부터 고유진동수를 자동으로 추출하기 위한 자동 피크 추출(Peak-picking) 알고리즘 모듈, 그리고 추출된 고유진동수를 활용하여 케이블의 장력을 추정하는 진동법 모듈로 구성되었다. 개발된 시스템의 검증을 위하여, 사장교의 케이블 축소모델을 제작하고 케이블 모델에 다양한 장력과 새그를 주어 진동실험을 수행하였다. 실험 결과, 개발된 시스템은 케이블 모델의 주파수응답스펙트럼으로부터 고유진동수를 정확하게 추정하였으며, 장력과 새그의 크기에 상관없이 매우 정확한 장력을 추정하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.17-22
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• 2009

사장교 케이블 장력 산정 방법에는 직접적인 방법과 간접적인 방법이 있는데 직접적인 방법은 정확성에 문제가 있을 뿐만 아니라 제한사항도 많다. 따라서 일반적으로 케이블 장력 추정은 간접적인 방법인 고유진동수를 이용하는 진동법을 사용하고 있다. 최근 시공된 사장교의 케이블에 대해 현이론을 이용한 진동법으로 케이블 장력을 산정해 그 결과를 다중진동모드를 이용한 진동법과 비교했다. 그 결과를 요약하면, 현이론 방법의 오차는 7차이하의 진동모드에서는 2%를 초과하지 않았다. 특히, 3차와 4차 진동모드의 오차는 1%를 초과하지 않았다. 그리고 진동모드의 차수가 증가하고 케이블 단면이 클수록 오차는 증가했고, 장력이 크고 케이블 길이가 길수록 오차는 낮아짐을 알 수 있었다. 즉 7차 이하의 진동모드에서 높은 정밀도를 갖는 다는 것을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.919-923
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• 2009

케이블 교량에서 발생하는 사장케이블의 진동현상에 대한 현상학적 특성을 명확히 이해해야, 사장케이블의 적합한 제진설계가 가능하다. 본 연구에서는 ADINA CFD 코드를 이용하여, 이중원형실린더에서 발생하는 와류방출현상과 실린더에 작용하는 외력을 해석함으로써, 사장케이블에서 발생하는 진동현상의 원인을 규명하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 흐름의 레이놀즈수, 실린더간 간격과 이중원형실린더에 대한 바람의 입사각을 변화시키며 이중원형실린더에서 발생하는 와류방출현상과 이로 인해 실린더에 작용하는 항력, 양력과 같은 외력을 분석하였다. 분석 결과, 풍상측 케이블에는 일방향의 항력이 주로 작용하므로 케이블 진동이 제한적으로 발생하나, 풍하측 케이블에는 항력과 같은 규모의 진동하는 양력이 작용하는 것으로 나타났으며 이로 인해 풍하측 케이블에서 진동이 크게 발생하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.51-58
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• 2008

사장 케이블은 휨강성이 미소하여 휨변형에 관한 고유감쇠비가 매우 작다. 따라서 케이블 부재는 다른 구조부재보다 진동발생 가능성이 훨씬 높게 된다. 사장 케이블의 진동은 우수와 기류에 기인된 것과 지점운동에 기인된 것으로 대별된다. 특별히 보강형과 사장 케이블의 고유진동수 대역이 일치되는 경우를 제외하고 대부분은 우수와 기류에 기인된 진동이 발생된다. 이런 현상은 와류진동, 풍우진동, 갤로핑을 발생시키며 사장 케이블의 사용성과 내구성을 저하시킨다. 이에 대한 제어방안으로 추가감쇠비 부여(댐퍼도입)는 보편적이고 효과적인 것으로 알려져 있다. 하지만 국내는 케이블 지지교량이 활발하게 설계되고 시공됨에도 불구하고 주요 부재인 케이블의 동적설계에 관한 지침개발이 미진한 상황이다. 따라서 케이블 댐퍼도입에 관한 지침개발이 시급하다. 본 연구는 사장 케이블의 진동현상 중 댐퍼도입으로 효과적인 제어설계가 가능한 와류진동, 풍우진동, 갤로핑의 전체감쇠비 평가방법을 전개하여 풍현상에 따른 요구감쇠비 하한을 제시하고, 설치위치에 따른 유효계수가 고려된 추가감쇠비 상한과 최소설치위치를 제시하여 댐퍼도입에 의한 일관되고 체계적인 사장 케이블 제진설계 지침을 제안하고자 한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권4호
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• pp.231-237
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• 1999

다절점 케이블요소를 이용하여 조류하중을 받는 해양 케이블의 자유진동해석을 수행한다. 등매개 곡선 케이블요소(isoparametric cable element)의 접선강성행렬과 질량행렬을 유도하고, 하중증분법을 이용하여 지점 변위를 일으키고 자중, 부력, 그리고 조류력을 받는 케이블의 초기평형 상태를 결정한다. 초기의 정적평형상태를 기준으로 부가질량을 고려한 해양케이블의 자유진동해석을 수행한다. 수중케이블의 자유진동해석을 통하여 얻은 해석결과와 기존의 문헌의 결과를 비교, 검토함으로써 본 논문에서 제시한 이론 및 해석방법의 타당성을 입증한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.557-563
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• 2007

사장교 케이블은 구조적으로 휨강성과 감쇠력이 작아 풍우에 의해 쉽게 유해진동이 발생한다. 이러한 풍우진동을 저감시키기 위한 효과적인 방법으로 부가댐퍼를 장착하여 케이블의 감쇠력을 증가시키는 제어시스템이 널리 사용되어왔다. 그러나 댐퍼를 케이블의 정착부 부근에 설치할 수밖에 없는 구조적 한계로 인하여 충분한 감쇠력을 발휘하기 어렵다. 그러므로 본 논문은 수동제어시스템 보다 효과적으로 풍하중에 의한 케이블 진동을 제어하기 위한 능동제어시스템을 제안하였다. 제안된 능동제어시스템은 케이블의 정착단에 베어링 장치를 장착하여 케이블 단부에서 횡방향 변위가 가능하도록 모델링 하였으며, 앵커리지 내부에 장착된 능동댐퍼를 이용하여 적절한 제어력을 제공하도록 하였다. 능동제어를 위하여 최적제어 이론을 이용 LQG 조정기를 설계하였으며, 수치해석은 실제 교량인 서해대교의 최장 케이블을 대상으로 하여 기존의 댐퍼 시스템과 수동, 능동 댐퍼 부착에 따른 케이블의 진동제어성능을 비교 및 분석하였다. 연구결과 제안된 능동제어시스템은 효과적으로 사장교 케이블의 진동을 저감시킬 수 있는 시스템임을 입증하였으며, 기존의 부가댐퍼 시스템 보다 효과적으로 진동을 저감시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.31-36
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• 2001

본 논문에서는 지점근처에 납-전단 댐퍼(LSD)가 설치된 케이블의 동적 거동에 대해 다루었다. 이러한 동적 거동에 대한 파악은 케이블의 진동 감소 목적으로 댐퍼를 설계하는 경우 중요한 절차중 하나이다. 납-전단 댐퍼와 같은 이력형 댐퍼의 실제 이력곡선에 기초하여 본 연구에서는 납-전단 댐퍼의 이력곡선을 완전 탄소성으로 가정하였다. 납-전단 댐퍼의 역학적 모델은 등가 켈빈 모델을 사용하였으며 케이블의 새그 효과를 고려하였다. 납- 전단 댐퍼의 용량이라고 할 수 있는 항복력을 설계변수로 선택하고 케이블에 최적의 감쇠효과를 부여하는 동적학적 관계에 대해 연구하였다. 또한 댐퍼가 케이블에 설치되는 지점과 케이블의 장력에 대한 댐퍼의 감쇠효과에 대해서도 연구하였다. 매개변수 해석결과 케이블의 기하학적 형상 및 댐퍼의 설치조건에 따라 납-전단 댐퍼가 케이블에 부가하는 감쇠의 크기가 변함을 알 수 있었으며, 이때 최대의 감쇠성능을 발휘하는 최적 항복력이 존재하는 것을 알았다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.661-670
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• 2000

다양한 이동하중을 받는 3차원 사장교에서 동적응답을 구하고자 동일 제원을 갖는 사장교 해석모델에 대하여 두 가지 케이블요소를 적용하여 케이블의 면외 진동영향을 포함한 경우를 알아보고자 하였다. 특히 사장교와 같은 전 구조체계가 유연성을 갖는 구조에서는 사용하중하에서도 동적응답이 민감할 것으로 가정하고 주탑, 바닥판을 연결하는 케이블의 유연성을 포함하여 거동을 파악하고자 하였다. 또한 진동해석시 정적비선형해석을 통한 기하강도행렬과 접선강도행렬을 연계하여 수행하였으며 특히 케이블을 다수의 요소로 분할한 경우에서 단일 케이블요소로 고려되는 축방향진동 이외의 다양한 진동모우드를 나타내고 이러한 면내, 면외진동의 영향이 주탑 및 바닥판과의 상호 연성관계를 통한 추가적인 거동을 유발함을 알 수 있었다. 또한 케이블의 진동영향을 고려한 경우 비대칭 편도의 이동하중을 적용하여 바닥판의 회전각을 비교할 경우에도 케이블의 횡진동의 영향이 전체구조의 추가적인 동적응답을 나타냄을 볼 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.71-79
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• 2003

사장교에서 케이블은 교량 전체에 있어서 매우 중요한 요소이다. 차량, 바람 혹은 풍우에 의한 케이블의 진동은 교량의 안전성과 사용성을 감소시키는 주요 원인이 되어왔으며 이러한 문제를 해결하는 효과적인 방법중의 하나는 케이블 댐퍼를 설치하는 것이다. 이 케이블 댐퍼를 최적으로 설계하기 위해서는 케이블의 동특성을 정확하게 평가해야 하며 케이블 동특성치를 얻기 위해서는 정확한 가진이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 케이블 가진시스템을 개발하고 성능을 평가하기 위해 케이블 가진시스템의 운동방정식을 유도하였으며, 케이블 가진기를 케이블 모형에 설치하여 정현진동실험과 공진진동실험을 수행하여 케이블의 동특성을 효과적으로 구하였다.